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c - 处理 TLB 未命中

coder 2023-06-20 原文

我想查看我的程序正在访问哪些页面。现在，一种方法是使用带有 SIGSEGV 处理程序的 mprotect 来记下正在访问的页面。然而，这涉及为我感兴趣的所有内存页设置保护位的开销。

想到的第二种方法是在开始时使转换后备缓冲器 (TLB) 无效，然后记下未命中。每次未命中时，我都会记下寻址的内存页，因此记下它。现在的问题是如何处理 Linux 程序用户空间中的 TLB 未命中。

如果您知道比 TLB 未命中或 mprotect 更快的方法来记下脏内存页，请告诉我。另外，我想要一个仅适用于 x86 的解决方案。

最佳答案

I want to see which pages are being accessed by my program.

您可以模拟 CPU 并获取此数据。变体:

  • 1) valgrind - 用户空间二进制文件的动态翻译器，具有良好的检测支持。试试 cachegrind 工具——它甚至可以模拟 L1/L2 缓存；您也可以尝试构建新工具来记录所有内存访问(例如，使用页面粒度)
  • 2) qemu - 动态转换器，系统范围和进程范围模式。据我所知，原始 qemu 中没有工具
  • 3) bochs - 系统范围的 CPU 模拟器(非常慢)。您可以轻松破解“内存访问”代码以获取内存日志。
  • 4) PTLsim - www.ptlsim.org/papers/PTLsim-ISPASS-2007.pdf

However, this involves the overhead of setting protection bits for all the memory pages

这个开销是不是太大了？

Now the question is how to handle TLB misses in user space for a linux program.

您无法在用户空间或内核空间(在 x86 和许多其他流行平台上)处理未命中。这是因为大多数平台manages TLB misses in hardware: . MMU(CPU/芯片组的一部分)将遍历页表并透明地获取物理地址。 只有当某些位被设置或地址区域未被映射时，页面错误中断才会产生并传递给内核。

此外，似乎没有办法在现代 CPU 中转储 TLB (but 386DX was able to to this)

您可以尝试通过引入的延迟来检测 TLB 未命中。但是这种延迟可以通过 TLB 查找的乱序启动来隐藏。

此外，大多数硬件事件(内存访问、tlb 访问、tlb 命中、tlb 未命中)都由硬件性能监控统计(这部分 CPU 由 Vtune、CodeAnalyst 和 oprofile 使用)。不幸的是，这只是事件的全局计数器，您不能同时激活超过 2-4 个事件。好消息是您可以将 perfmon 计数器设置为在达到某个计数时中断。然后您将(通过中断)获得指令地址($eip)，即达到计数的位置。因此，您可以使用此硬件找到 TLB-miss-heavy 热点(它存在于每个现代 x86 cpu 中；包括 intel 和 amd)。

关于c - 处理 TLB 未命中，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/7529789/

TLB处理sectionblockquote记下clinuxcachingx86

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